雙臺階的鑽杆接頭的製作方法
2023-12-11 13:27:37 1
專利名稱：雙臺階的鑽杆接頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鑽井技術領域，特別涉及一種石油勘探及煤層氣勘探工程中
所需要的鑽杆和加重鑽杆的接頭。
背景技術：
鑽杆是石油天然氣勘探與開發中的一種重要工具，是鑽柱系統的重要組成部分， 位於整個鑽柱的上部，佔整個鑽柱長度的80% 90%，它不僅是鑽井液的循環通道，而且 在旋轉鑽井中傳遞扭矩，承受拉壓，彎曲，扭轉等多種載荷的複合作用，在鑽進生產中常常 發生失效，造成井下事故。目前常用的鑽杆是摩擦焊成的鑽杆，由兩端的鑽杆接頭與鑽杆管 體採用摩擦焊的方式聯接在一起。在鑽杆起下鑽或加單根過程中，需要用到一種重要的井 口工具-吊卡，使鑽杆柱坐封在鑽臺上以便於鑽杆進行上、卸扣作業。為了便於鑽杆柱坐封 在鑽臺上，最早的鑽杆內螺紋端接頭的臺階普遍採用直角平面形式，相應的吊卡承載面也 是直角平面。鑽杆接頭的臺階和吊卡採用直角臺階結構形式的最大好處在於吊卡的下接觸 面(下平面)與鑽臺平面、吊卡的上接觸面(上平面)與鑽杆接頭的臺階面都是水平面接 觸，在鑽臺坐封時只承受垂直方向的軸向載荷，不會使吊卡的合頁銷因側向受力過載而吊 卡被崩開，導致發生安全事故，能方便、安全、快捷地進行起下鑽作業。鑽杆接頭的臺階採用 這種結構設計使鑽杆接頭的吊卡臺階部位存在很大的應力集中，常常會產生鑽根部疲勞裂 紋，成為剌漏失效事故的多發點。為了改善鑽杆根部的應力分布，減少應力集中，有人設計 了斜坡臺階結構。經現場應用實踐表明，鑽杆接頭斜坡臺階的剌漏失效事故明顯低於直角 臺階。但是鑽杆接頭斜坡臺階坐封接觸面為斜面，在使用中發生吊卡合頁鎖打開時因受力 過大，導致鑽柱掉落井底的事故。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種雙臺階的鑽杆接頭，改變鑽杆接頭本體與接頭焊 頸之間外表面臺階的結構，能使鑽杆接頭臺階與吊卡之間協調配合，克服鑽杆的應力集中 產生疲勞裂紋。克服斜坡臺階存在的吊卡合頁鎖銷蹦開導致溜鑽風險。 本實用新型採用的技術方案是雙臺階的鑽杆接頭，主要由接頭焊頸和接頭本體 組成，接頭本體為圓柱體形內有API內螺紋，接頭焊頸為圓柱體形有中心孔。其特徵在於 在接頭焊頸和接頭本體之間的外表面有直角臺階和斜坡臺階。在接頭本體與直角臺階之間 有倒角。在直角臺階與斜坡臺階的連接處有上過渡圓弧，在斜坡臺階與接頭焊頸外表面連 接處有下過渡圓弧。 所述的直角臺階為圓環形平面，直角臺階垂直於接頭焊頸和接頭本體中心線。
所述的斜坡臺階為圓錐臺面形，斜坡臺階的斜度為18° (斜坡臺階表面軸線與接
頭焊頸和接頭本體中心線的夾角為18° )。斜坡臺階的長度為25mm。所述的上過渡圓弧的半徑為6. 4mm ;下過渡圓弧的半徑為38mm。 斜坡臺階與接頭焊頸外表面由下過渡圓弧光滑過度，精加工後對下過渡圓弧進行滾壓處理；直角臺階與斜坡臺階之間有上過渡圓弧光滑過渡，精加工後對上過渡圓弧進行 冷滾壓處理，有效改善此處結構尺寸突變點的應力集中，提高抗疲勞的能力，降低萌生疲勞 裂紋的風險。 本實用新型的有益效果本實用新型雙臺階內螺紋鑽杆接頭，既有直角臺階又有 18°斜坡臺階，複合臺階結構使內螺紋鑽杆接頭具有很好的應力分布，並對存在疲勞失效 風險的臺階倒角圓弧進行冷滾壓處理，有效的減少失效事故，同時提高了鑽杆在鑽臺坐封 時的安全可靠性。
圖1是本實用新型雙臺階的鑽杆接頭結構剖面示意圖。 圖中，l.直角臺階，2.倒角，3.上過渡圓弧，4.斜坡臺階，5.下過渡圓弧，6.接頭 焊頸，7.接頭本體。
具體實施方式實施例1 :以一個雙臺階的鑽杆接頭為例，對本實用新型作進一步詳細說明。 參閱圖1。本實用新型雙臺階的鑽杆接頭，主要由接頭焊頸6和接頭本體7組成， 接頭本體7為圓柱體形內有API內螺紋，接頭焊頸6為圓柱體形有中心孔。 在接頭焊頸6和接頭本體7之間的外表面有直角臺階1和斜坡臺階4。直角臺階 1為圓環形平面，直角臺階1垂直於接頭焊頸6和接頭本體7中心線。在接頭本體7與直 角臺階1之間有倒角2。倒角2為45°倒角，倒角尺寸2X2mm。在直角臺階1與斜坡臺階 4的連接處有一個上過渡圓弧3，上過渡圓弧3的半徑為6. 4mm ;上過渡圓弧3連接斜坡臺 階4。斜坡臺階4為圓錐臺面形，斜坡臺階4的斜度為18° 。斜坡臺階4與接頭焊頸6和 接頭本體7中心線的夾角為18° 。斜坡臺階4的高度(垂直長度)為25mm。在斜坡臺階 4與接頭焊頸6外表面連接處有下過渡圓弧5，下過渡圓弧5的半徑為38mm。
權利要求一種雙臺階的鑽杆接頭，主要由接頭焊頸(6)和接頭本體(7)組成，接頭本體(7)為圓柱體形內有API內螺紋，接頭焊頸(6)為圓柱體形有中心孔，其特徵在於在接頭焊頸(6)和接頭本體(7)之間的外表面有直角臺階(1)和斜坡臺階(4)，在接頭本體(7)與直角臺階(1)之間有倒角(2)，在直角臺階(1)與斜坡臺階(4)的連接處有上過渡圓弧(3)，在斜坡臺階(4)與接頭焊頸(6)外表面連接處有下過渡圓弧(5)。
2. 根據權利要求l所述的雙臺階的鑽杆接頭，其特徵是所述的直角臺階(1)為圓環 形平面，直角臺階(1)垂直於接頭焊頸(6)和接頭本體(7)中心線。
3. 根據權利要求1所述的雙臺階的鑽杆接頭，其特徵是所述的斜坡臺階(4)為圓錐 臺面形，斜坡臺階(4)的斜度為18° ，斜坡臺階(4)的長度為25mm。
4. 根據權利要求l所述的雙臺階的鑽杆接頭，其特徵是所述的上過渡圓弧(3)的半 徑為6. 4mm ;下過渡圓弧(5)的為38mm。
專利摘要雙臺階的鑽杆接頭，應用於製造石油鑽井鑽杆和加重鑽杆。主要由接頭焊頸和接頭本體組成，接頭本體為圓柱體形內有API內螺紋，接頭焊頸為圓柱體形有中心孔。其徵是在接頭焊頸和接頭本體之間的外表面有直角臺階和斜坡臺階，在接頭本體與直角臺階之間有倒角，在直角臺階與斜坡臺階的連接處有上過渡圓弧，在斜坡臺階與接頭焊頸外表面連接處有下過渡圓弧。效果是直角臺階與18°斜坡臺階複合的新型雙臺階，適合鑽杆吊卡，使鑽杆接頭具有很好的應力分布，有效的減少失效事故，同時提高了鑽杆在鑽臺坐封時的安全可靠性。
文檔編號E21B17/042GK201474624SQ20092017304
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月2日 優先權日2009年9月2日
發明者劉永剛, 李方坡, 林凱, 王新虎 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所